ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ МАШИНА УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ Российский патент 1999 года по МПК B24D13/00 

Изобретение относится к электромагнитным машинам ударного действия и может быть использовано в электромашиностроении при производстве ручного электроинструмента.

В настоящее время в строительстве нашли широкое применение электромагнитные машины ударного действия, способные решать различные производственные задачи. Наиболее перспективными для этого являются универсальные машины с максимально широким диапазоном ударных характеристик, включающим:
- режим с высокой энергией единичных ударов и высокой частотой их следования;
- режим с высокой энергией единичных ударов и низкой частотой их следования;
- режим с низкой энергией единичных ударов и высокой частотой их следования;
- режим с низкой энергией единичных ударов и низкой частотой их следования.

Известна электромагнитная машина ударного действия, содержащая корпус, размещенный в корпусе якорь, привод якоря в виде электромагнита, рабочий инструмент и упругие элементы, связывающие хвостовик якоря с корпусом (см. авторское свидетельство N 1829258, Кл. B 25 D 13/00, 1992 г.).

Недостатком этой машины являются ограниченные функциональные возможности при работе в режиме с высокой энергией единичных ударов и низкой частотой их следования и с низкой энергией единичных ударов и высокой частотой их следования. Это связано с отсутствием возможности регулирования энергии и частоты удара. Энергия и частота удара в такой машине определяются энергией и частотой электрических импульсов, подаваемых в катушку электромагнита. Устройство машины допускает единственную возможность регулирования энергии удара - изменение величины напряжения питающей сети. При регулировании энергии удара за счет изменения напряжения питающей сети ограничивается возможность регулирования энергии ударов в области низких энергий из-за невозможности обеспечить устойчивые колебания тяжелого якоря с малой скоростью при его относительно протяженном рабочем ходе.

Известна электромагнитная машина ударного действия (Патент РФ N 2087299, Кл. B 25 D 13/00), включающая статор, в виде катушки с магнитопроводом, расположенный на направляющей втулке с бойком, на концах которой установлены с возможностью осевого перемещения друг относительно друга ударный инструмент, и узел ограничения хода бойка, а также устройства управления и возврата бойка.

Недостатком такой электромагнитной машины является невозможность одновременно независимо регулировать энергию удара и частоту следования ударов, т. к. повышение частоты ударов за счет уменьшения рабочего хода автоматически сопровождается понижением кинетической энергии, накопленной бойком на сокращенной длине рабочего хода.

По этой же причине невозможно получить высокую энергию единичного удара за счет увеличения величины рабочего хода бойка с одновременным увеличением частоты их следования.

Кроме того, для изменения диапазона ударных характеристик известное устройство предполагает изменение массы бойка, позволяющее изменять частоту собственных колебаний системы, что требует разборки всего устройства и неприемлемо в реальных условиях эксплуатации.

Задача, решаемая в предлагаемом изобретении, заключается в исключении указанных недостатков.

Поставленная задача в электромагнитной машине ударного действия, включающей статор в виде катушки с магнитопроводом, расположенный на направляющей втулке с бойком, на концах которой установлены с возможностью осевого перемещения друг относительно друга инструмент и узел ограничения хода бойка, а также устройство возврата бойка, достигается тем, что устройство возврата бойка выполнено с возможностью регулирования скорости возврата бойка. Регулирование скорости возврата бойка позволяет, не изменяя величины рабочего хода бойка, изменить собственную частоту колебаний системы, а значит позволяет расширить диапазон регулирования ударных характеристик. При этом обеспечивается возможность независимого регулирования энергии одиночного удара и частоты следования ударов.

Целесообразно устройство возврата бойка выполнить в виде упругого элемента, соединенного с бойком и снабженного механизмом регулирования жесткости упругого элемента. Такое выполнение устройства возврата обеспечивает простоту и надежность его конструкции при работе электромагнитной ударной машины с энергиями единичного удара до 2 - 2,5 Дж.

Выгодно устройство возврата бойка выполнить в виде дополнительной катушки с регулятором тока, установленной на направляющей втулке со стороны узла ограничения хода бойка, что позволяет исключить упругий элемент как наиболее перегруженный (а значит и малонадежный) в режиме работы электромагнитной ударной машины с высокой энергией единичного удара (более 2,5 Дж) и высокой частотой следования ударов (более 2000 уд/мин).

Регулирование рабочего хода бойка при помощи взаимного перемещения инструмента и устройства ограничения хода бойка позволяет обеспечить максимальный рабочий ход бойка для набора предельной энергии одиночного удара. При этом возможно независимо увеличить скорость возврата бойка в исходное состояние, что обеспечивается механизмом возврата бойка. Аналогичным образом можно настроить работу электромагнитной машины с минимальным рабочим ходом и минимальной скоростью возврата бойка, с максимальным рабочим ходом и минимальной скоростью возврата бойка, с минимальным рабочим ходом и максимальной скоростью возврата бойка. По сравнению с прототипом это позволяет обеспечить возможность работы электромагнитной машины в режимах:
- повышенной энергии одиночного удара и повышенной частоты следования ударов;
- пониженной энергии одиночного удара и пониженной частоте ударов;
- пониженной энергии одиночного удара и повышенной частоте ударов;
- повышенной энергии одиночного удара и пониженной частоты следования ударов.

Таким образом, заявляемое устройство позволяет создать универсальную электромагнитную машину ударного действия с широкими функциональными возможностями, за счет расширения диапазона стабильных режимов работы машины, что не имеет аналогов в технике создания электромагнитных машин ударного действия, а значит соответствует критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 представлен вариант реализации заявляемого устройства с механизмом возврата бойка на базе регулируемого упругого элемента, включающий: статор, содержащий катушку 1, размещенную на направляющей втулке 2 и окруженную магнитопроводом 3, подвижную буксу инструмента 4 с размещенным в ней инструментом 5 и стопором 6, боек 7, механизм возврата, содержащий упругий элемент 8 и подвижную втулку 9, устройство ограничения рабочего хода бойка, содержащее буфер 10, пружину буфера 11, корпус буфера 12 и крышку 13.

На фиг. 2 представлен вариант реализации заявляемого устройства с механизмом возврата бойка на базе дополнительной электромагнитной катушки 14 с магнитопроводом 15 и регулятором тока 16.

Устройство (фиг. 1) работает следующим образом. При подаче импульса тока на катушку 1 возникает тяговое усилие электромагнитного поля и боек движется в направлении инструмента, набирая кинетическую энергию. После соударения бойка 7 с инструментом 5 кинетическая энергия, набранная бойком 7, передается в виде ударного импульса инструменту 5. К этому моменту прекращается подача напряжения на катушку 1, исчезает тяговое усилие электромагнитного поля и боек 7 под действием тягового усилия упругого элемента 8 возвращается в исходное положение.

Работа устройства, представленного на фиг. 2, аналогична описанному выше, за исключением работы устройства возврата бойка, которое обеспечивает тяговое усилие возврата за счет электромагнитного поля дополнительной катушки 14, при подаче на нее импульса тока от регулятора 16.

Для перевода устройства в режиме работы с максимальной энергией и пониженной частотой удара производят следующие регулировки. Подвижная букса инструмента 4 переводится в крайнее левое положение и фиксируется там стопором 6, что обеспечивает максимальный рабочий ход бойка. Подвижная втулка ограничительного устройства 9 с помощью вращения корпуса буфера 12 переводится в крайнее левое положение, что обеспечивает минимальное положение упругого элемента 8 и таким образом уменьшается жесткость упругого элемента.

Для перевода устройства в режим работы при пониженных энергиях и повышенной частоте ударов выполняются следующие регулировки. Букса инструмента 4 переводится в крайнее правое положение и фиксируется там стопором 6, что обеспечивает минимальный рабочий ход бойка 7. Подвижная втулка 9 переводится при помощи вращения корпуса буфера 12 в крайнее правое положение, обеспечивая тем самым максимальное поджатие упругого элемента 8.

Таким образом заявляемое устройство позволяет создать универсальную электромагнитную машину ударного действия с широкими функциональными возможностями за счет расширения диапазона стабильных режимов работы машины.

Изобретение относится к ручному электроинструменту и предназначено для производства строительных работ. Устройство включает статор в виде катушки с магнитопроводом, расположенной на направляющей втулке с бойком, на концах которой установлены с возможностью осевого перемещения друг относительно друга инструмент и узел ограничения хода бойка, а также устройство возврата бойка. Устройство возврата бойка может быть выполнено в виде упругого элемента с механизмом регулирования его жесткости или в виде дополнительной электромагнитной катушки с регулятором тока, что позволяет расширить диапазон ударных характеристик машины. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Электромагнитная машина ударного действия, включающая статор в виде катушки с магнитопроводом, расположенной на направляющей втулке с бойком, на концах которой установлены с возможностью осевого перемещения друг относительно друга инструмент и узел ограничения хода бойка, а также устройство возврата бойка, отличающаяся тем, что устройство возврата бойка выполнено с возможностью регулирования скорости возврата бойка. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство возврата бойка выполнено в виде упругого элемента, соединенного с бойком и снабженного механизмом регулирования жесткости упругого элемента. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство возврата бойка выполнено в виде дополнительной катушки с регулятором тока, установленной на направляющей втулке со стороны узла ограничения хода бойка.